estatica-100708203852

ESTÁTICA
TERCERA
CONCEPTO.- La estática es una rama de la
mecánica cuyo objetivo es estudiar las condiciones
que deben cumplir las fuerzas que actúan sobre un
cuerpo para que este se encuentre en equilibrio
CONCEPTOS Y MAGNITUDES FÍSICAS QUE
PERMITEN INTERPRETAR LA ESTÁTICA
INERCIA:
Propiedad de todo cuerpo material
mediante la cual trata de conservar su estado de
reposo o de movimiento.
MASA (m):
Magnitud
física
escalar
que
cuantifica la inercia de un cuerpo (masa inercial).
su valor es constante en cualquier punto del
universo. Su unidad en el S.I. es el Kilogramo (Kg).

FUERZA ( F ): Magnitud física vectorial que tiende
a modificar el estado de reposo o movimiento de
los cuerpos, o la forma de éstos. Su unidad en el
S.I. es el Newton (N).
EQUILIBRIO:
Un cuerpo cualquiera se encuentra en equilibrio
cuando carece de todo tipo de aceleración (a=0).
1ª Condición de Equilibrio
"Un cuerpo se encontrará en equilibrio cuando la
fuerza resultante que actúa sobre él sea igual a
cero; para eso, las fuerzas componentes deben ser
necesariamente coplanares y concurrentes".
Condición algebraica.
LEY:
LEY
DE
ACCIÓN
Y
REACCIÓN
Las fuerzas existentes en la naturaleza, no
existen solas, siempre existen en parejas, esto
puede expresarse en la tercera ley de Newton.
A toda fuerza aplicada (acción) le corresponde
una fuerza de reacción de igual magnitud pero
de sentido opuesto.


La fuerza de acción y reacción nunca se
anulan entre sí, porque actúan sobre
cuerpos diferentes.
Las fuerzas de acción y reacción son
simultáneas.
PRIMERA CONDICIÓN DE EQUILIBRIO
EQUILIBRIO DE TRASLACIÓN
Un cuerpo esta en equilibrio cuando no acelera,
esto indica que no debe cambiar el módulo ni la
dirección de la velocidad.
Podemos observar los 2 tipos de equilibrio:
(Equilibrio estático)
cuando el cuerpo
está en reposo
(Equilibrio cinético)
si la velocidad es
constante
LEYES DE NEWTON
Newton formuló tres leyes, de las cuales sólo dos
aplicaremos en la estática (1a y 3a Ley), dejando el
estudio de la restante para el capítulo de dinámica.
PRIMERA LEY: LEY DE LA INERCIA
“Todo cuerpo permanece en reposo ó con velocidad
constante (MRU); mientras que sobre el cuerpo no
actúe una fuerza resultante EXTERIOR que lo
obligue a cambiar de velocidad
FUERZAS NOTABLES
Teniendo en cuenta que la fuerza es una
magnitud física vectorial es muy importante
saber identificar que fuerzas están actuando
sobre un cuerpo. Entre las más comunes
tenemos:

a)
PESO ( P ):
El peso es una fuerza que
siempre actúa en un punto del cuerpo, conocido
como centro de gravedad, y su dirección es hacia el
centro de la tierra.
Su módulo para pequeñas alturas respecto a la
superficie terrestre se evalúa por:
e = coeficiente de rozamiento estático
K = coeficiente de rozamiento cinético
(0  K  e )
N= Módulo de la fuerza normal


P  m. g
Donde:
m = masa del cuerpo

g = aceleración de la gravedad
cociente m 
Al
p
se
g
denomina
masa
gravitacional.

b)
NORMAL ( N ): Es una fuerza que se debe
al apoyo ó contacto entre las superficies de dos
cuerpos. Su dirección siempre es perpendicular a la
superficie de contacto.
.
¡TEN PRESENTE QUE!
Cuando un cuerpo se encuentra sobre una
superficie lisa (no se considera el rozamiento),
la reacción del piso sobre el cuerpo se debe sólo
a la fuerza normal
e)

FUERZA ELÁSTICA ( F k ):
Es
una
fuerza aplicada por el resorte cuando es
deformado. Su dirección siempre es tratando
de recuperar su posición original, llamado por
esto Fuerza recuperadora del resorte.

c)
TENSIÓN ( T ):
Es una fuerza que se
ejerce en cuerpos flexibles como son: cuerdas,
cables, hilos, cadenas, etc. Su dirección al actuar
sobre un cuerpo siempre es “tirante”.
Su módulo obedece a la Ley de Hooke:
Fk = k x
Donde: k = Constante elástica
d) FUERZA DE FRICCIÓN Ó ROZAMIENTO

( F f ): Es una fuerza que se debe a la rugosidad ó
aspereza de las superficies en contacto. Su
dirección siempre es opuesta al movimiento ó
intención de movimiento del cuerpo. Se pueden
distinguir entre dos tipos de fricción, la fricción
estática (Fe) y la fricción
cinética ( Fk ).
Fk = kN.
Donde:
(N/m)
x = Deformación o elongación (m)
f) COMPRESIÓN (C). Es aquella fuerza que
aparece en el interior de un sólido rígido cuando
fuerzas externas tratan de comprimirlo.
DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE (D.C.L)
Es el aislamiento imaginario de un cuerpo y la
representación de todas las fuerzas externas que
actúan sobre él. Para representar un D.C.L se debe
de usar el siguiente procedimiento
1. Representar el peso (W) verticalmente hacia
abajo (Hacia el centro de la tierra)
2. En toda cuerda se representa la fuerza de
tensión (T) que siempre sale del D.C.L siguiendo
la dirección de la cuerda
3. A lo largo de una misma cuerda de poco peso
actúa la misma fuerza de tensión (T)
4. En el contacto entre dos superficies sólidas
represente la fuerza normal (N) entrando al
D.C.L en forma perpendicular por el contacto
5. Si tiene contacto con resortes existirá una
fuerza denominada: FUERZA ELÁSTICA, esta
fuerza es dibujada a lo largo del resorte y su
sentido tiene dos opciones: Si el resorte está
estirado, la fuerza elástica se dibuja saliendo
del elemento; y si el resorte está comprimido,
al fuerza elástica debe dibujarse ingresando al
elemento elegido.
EJEMPLOS DE D.C.L
Indicar el diagrama de cuerpo libre correcto
de la esfera.
PROBLEMAS PARA LA CLASE
EFECTUAR EL DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE
(D.C.L) DE LOS SIGUIENTES CUERPOS
10.- Desde lo alto de un edificio se lanza
horizontalmente una piedra. Indicar el D.C.L. de
la piedra cuando pasa por el punto P.
11.- Se tiene dos cilindros idénticos A y B.
Indicar el D.C.L. del cilindro A.
12.- Los bloque A, B y C tienen pesos
diferentes. Indicar el D.C.L. del bloque B
13.- Indicar el D.C.L. correcto del bloque.
14.- Indicar el diagrama de cuerpo libre
correcto de la esfera.
9.- Una persona de peso P está jalando a la cuerda.
Indicar el D.C.L. de la persona.
TALLER - BLOQUE I
1. La
fuerza
es
el
resultado
la…………………entre dos cuerpos
a) Atracción
b) Repulsión
c) Unión
d) Interacción
e) separación
2. el peso de los cuerpos es una fuerza
a) nuclear
b) molecular
c) gravitacional
d) electromagnética
e) tensorial
de
3. según la ley de la inercia, los cuerpos se
resisten a cambiar de………………
a) posición
b) velocidad
c) aceleración
d) masa
e) tamaño
actúan sobre el patinador, ya en movimiento
(resistencia del aire nula).
4. respetando las leyes de Newton entendemos
que la velocidad de los cuerpos tiene a……
a) aumentar
b) disminuir
c) variar
d) ser constantes
e) anularse
5. una consecuencia de la tercera ley de
Newton es que las fuerzas aparecen
a) 1 en 1
b) 2 en 2
c) 3 en 3
d) 4 en 4
e) N.a
6. cuando la fuerza resultante sobre una
partícula es cero, tendremos que la
partícula………………………….
a) No se mueve
b) Se mueve a velocidad constante
c) Esta moviéndose
d) Esta en reposo o moviéndose a
velocidad constante
e) N.a
11.
Hacer el D.C.L del bloque “m”
7. en que situaciones se puede garantizar que
una partícula esta en equilibrio
I. la partícula se mueve a velocidad constante
II. la partícula esta en reposo
III. la partícula se mueve a rapidez constante
a)
b)
c)
d)
I y II
I y III
II y III
Solo II
8. Hacer el D.C.L. del cuerpo.
Ejercicios de Aplicación
1. Determine el peso de un cuerpo, si su masa
es de 5 kg. (g = 10 m/s2)
a) 5 N
d) 10
b) 50
e) 20
c) 30
2. Si la masa de un cuerpo es 10 kg, su peso
será:
9. Hacer el D.C.L. del bloque; todas las superficies
son lisas.
a) 20 N
d) 100
b) 300
e) 50
c) 150
3. Si el peso de un cuerpo es 30 N su masa
será:
a) 30 kg
d) 20
10. Considerando que entre los patines y el hielo no
existe fricción; determinar las fuerzas que
b) 3
e) 40
c) 10
4. Si el peso de un cuerpo es 450 N, su masa
será:
a) 450
d) 45
b) 35
e)N.a
c) 25
5.-En la figura, ¿hacia donde estaría
tensión?
dirigida la
11. Del ejercicio Nº 09, determine la dirección
de la tensión
a)
b)
d)
e)
12. En la figura determine la dirección de la
tensión
a)
b)
a)
c)
b)
d)
c)
e)
6. Del ejercicio anterior indique la dirección de la
normal.
a)
b)
d)
e)
a)
b)
d)
e)
c)
8. Marque verdadero (V) o falso (F) :
I. La fuerza es una magnitud vectorial.
II. Masa es lo mismo que peso.
III. La tensión siempre es vertical
b) VFF
e) FVF
d)
e)
13. Del ejercicio anterior,
dirección de la normal
determine
la
c)
7. Del ejercicio Nº 5, indique la dirección del peso.
a) VFV
d) VVF
c)
a)
b)
d)
e)
c)
14. En la fiesta de ‘‘Miguelito’’ colgaron una
piñata relleno de golosinas y juguetes, cuya
masa era de 45 kg. ¿Qué tensión podrá
soportar dicha piñata?
a) 45 N
d) 3500
b) 4500
e) 450
c) 350
Tarea para la casa
c) FFV
9. En la figura, determine la dirección del peso.
1. Si la masa de un cuerpo es 0,1 kg. Halle su
peso:
a) 10 N
d) 1
a)
b)
c)
b) 0,1
e) 5
c) 2
2. Si la masa de un cuerpo es 0,25 kg. Halle su
peso:
d)
e)
10. Del ejercicio anterior, determine la dirección
de la normal.
a)
b)
d)
e)
c)
a) 25 N
d) 250
b) 2,5
e) 0,25
c) 35
3. Si un cuerpo posee un peso de 3,5 N,
masa será
a) 35 kg
d) 0,35
b) 0,3
e) 350
c) 3,5
su
4. Si el peso de un cuerpo es 260 N, su masa será:
a) 16 kg
d) 260
b) 26
e) 0,26
c) 250
5. Determine la dirección de la tensión:
a)
b)
c)
d)
e)
6. Del ejercicio anterior, determine la
del peso.
a)
b)
dirección
c)
d)
e)
7. Del ejercicio Nº 5, determine la dirección de la
normal.
a)
b)
d)
e)
c)
8. En la figura, determine la dirección del peso
a)
b)
c)
d)
e)
9. Del ejercicio anterior, determine la dirección de
la tensión.
a)
b)
d)
e)
c)
10. Del ejercicio 8, halle la dirección de la normal
a)
b)
d)
e)
c)